(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パームヤシの幹を原料として炭を製造する際に、
地表面から前記幹を切断する場合の切断位置から、少なくとも、前記切断位置から前記幹の頂部までの全長の１／４長さ部分を除去し、
残部の幹を炭の原料として炭化することを特徴とする炭の製造方法。
【請求項２】
幹から除去した部分を燃料として使用することを特徴とする請求項１に記載の炭の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パームヤシ等の植物の幹から製造する、製鉄プロセスで使用するのに好適な炭の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パーム油は、世界で約３６００万トン／年生産され、そのうちの約９割がマレーシアとインドネシアの２カ国で生産される農産物である。パーム油はパームヤシの実から製造され、大豆油等と比較し安価であることから、食用油のほか洗剤など工業用途にも多用されている。パームヤシは高木になると実の採取が困難になること、また樹齢が２０年程度を経過すると実の生産性が低下することから、２０〜２５年の間隔で伐採し、新たに再植林されている。伐採後のパームヤシの幹は多くの場合プランテーション内で放置されており腐食によるメタンガスなど温室効果ガス（ＧＨＧ）の発生による地球温暖化促進が懸念される。
【０００３】
このようなパームヤシ（オイルパーム）の幹を利用して植物繊維粉末食品、エタノール、乳酸等を製造する技術が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−２２１号公報
【特許文献２】特開２００８−１７８３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の技術はパームヤシの幹の部分を利用するものであるが、炭化に関するものではない。大部分が伐採されたまま放置され腐食しＧＨＧの発生が懸念されるパームヤシの幹を用いて炭を製造し、製鉄プロセスで使用される石炭の代替として多量に使用することができれば、化石資源消費量を低減し、ＧＨＧの発生を低減させ、地球温暖化問題の解決に寄与することが可能となる。
【０００６】
一方で、製鉄プロセスにおいては、高炉やコークス炉において廃プラスチックを石炭の代替として利用する技術が確立されているが、廃プラスチックに含有される塩化ビニルなどに由来する塩素は、発生する塩化水素ガスによる装置の腐食など操業に支障をきたす恐れがあるために塩素投入量が管理されている。そのため、廃プラスチックの場合は前処理により塩化ビニルなどの塩素含有プラスチックを除き、廃プラスチックの塩素含有量を制限している。例えば、高炉操業では投入される塩素量の上限を設け操業管理している。パームヤシの幹を原料として炭を製造する場合も、塩素含有量が低いことが望ましく、塩素含有量が低いほど、パームヤシの幹から製造した炭の使用量を製鉄プロセスにおいて増やすことが可能となる。
【０００７】
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、パームヤシ等の植物の幹の部分を用いて、塩素含有量の低い、製鉄プロセスで使用するのに好適な炭の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）植物の幹を原料として炭を製造する際に、前記幹の根元から少なくとも全長の１／４長さ部分を除去し、残部の幹を炭の原料として炭化することを特徴とする炭の製造方法。
（２）植物の幹として、ヤシ類の幹を用いることを特徴とする（１）に記載の炭の製造方法。
（３）幹から除去した部分を燃料として使用することを特徴とする（１）または（２）に記載の炭の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、大部分が伐採されたまま放置され腐食しＧＨＧの発生が懸念されるパームヤシの幹等の植物の幹を用いて炭を製造することができるので、製鉄プロセスで使用される石炭の代替として使用することにより、化石資源消費量を低減し、ＧＨＧの発生を低減させ、地球温暖化問題の解決に寄与する。
【００１０】
また、パームオイル産業の収益性の向上、パームヤシ栽培地の環境改善などを通じて、東南アジアを中心とするパームオイル産業国の発展にも寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】炭化プロセスを示す概略図。
【図２】炭化実験装置の概略図。
【図３】本発明で用いる植物の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明者らは、植物の幹の部分を原料として用いて、塩素含有量の低い炭を製造する方法について検討した。そして、植物の幹は成長の過程で肥料成分とともに土壌中の塩素を吸収し蓄積するが、その蓄積状態は幹の全長方向に対して根元に近い部分では高く、中央より上部では低いという特徴を持つことを見出した。例えば、パームヤシの幹を炭化し、得られた炭の成分を分析したところ、根元に近い部分のパームヤシの幹を原料とした炭では塩素濃度が０．５ｍａｓｓ％であったが、中央部から上部のパームヤシの幹を原料とした場合には０．１ｍａｓｓ％であった。したがって、幹の全長方向に塩素濃度の分布がある植物の幹を原料として炭を製造する際に、塩素濃度の高い根元に近い部分を除去し、塩素濃度の低い残部の幹（中央部、上部）を選択的に炭の原料として炭化することで、塩素含有量の低い炭を製造することが可能となる。
【００１３】
上記のように幹が長く、幹の全長方向に塩素濃度の分布があるパームヤシは本発明に好適に用いることができる。この他に、ヤシ類の幹を本発明に用いることが好ましい。パームヤシなどのヤシ類の一部は、根元から枝分かれすることなく成長し、頂部に集中して茎、葉が発生し、結実する特徴がある。このため幹はパームヤシの成木では根元から頂部まで高さ約１０ｍ、直径約４０ｃｍの丸太状に成長し、高さ方向で部位ごとに分別した活用が可能である。
【００１４】
図３に、本発明で用いる植物の概略図を示す。図３において、植物の幹２０の根元２１とは、通常チェーンソーなどで地表面から約５０ｃｍの高さで幹を切断する場合の切断位置を意味するものとする。また頂部２２とは、幹２０から枝や葉２３が発生する幹の上部部分のことを意味するものとする。また幹の全長２４とは、根元２１と頂部２２との間の部分の長さを意味し、パームヤシの成木では約１０ｍである。２５は地表面である。
【００１５】
製鉄プロセスで使用される代表的な微粉炭銘柄の塩素濃度を調査したところ０．１ｍａｓｓ％以下であった。パームヤシ幹から製造した炭は、現状使用されている微粉炭よりも塩素濃度が高くなるために、製鉄プロセスに投入可能な総塩素量以下に抑制する必要がある。製鉄プロセスに投入可能な総塩素量の決定は、微粉炭以外の原料に由来する塩素量などを含めて検討し、操業管理値として条件を定めることが一般的に行われている。ここで、下記の実施例に示すように、パームヤシの幹を原料として製造した炭において根元に近い部位では、それを除いた部位と比較して５倍以上の量の塩素を含む場合があることがわかった。パームヤシを用いる場合、パームヤシの幹の全長のうち、根元から少なくとも全長の１／４長さ部分を、多くても全長の３／８長さ部分を除去することが好ましい。幹の塩素濃度の高い部分は根元に近い部分であるので、製鉄プロセスでそのまま使用するのに適当な塩素含有量の炭を製造するには、根元から少なくとも全長の１／４長さ部分を、多くても全長の３／８長さ部分を除去することで十分である。根元から全長の１／４長さ部分を除去することにより、製鉄プロセスに投入可能な塩素濃度管理の観点からは、根元に近い部位から製造した炭化物の５倍の量の炭化物を使用することが可能となる。根本から全長の３／８長さを超える部分まで除去すると炭の製造コストが増加するため、好ましくない。
【００１６】
除去した塩素濃度の高い根元に近い部分は、燃料として使用することが好ましい。例えば、パームヤシの幹の全長のうち、根元から全長の１／４長さを燃料とし、残部の根元から全長の１／４の位置から上部を炭の原料として使用することができる。ここでいう燃料には、炭は含まないものとする。
【００１７】
植物の幹は、根元に近い部分を除去した後に、破砕することが好ましい。例えばパームヤシの幹は伐採した直後では水分を質量比で７０〜８０％含み、炭化のために投入するエネルギーの多くの部分が含有する水分を蒸発させるために使用されるため効率が低いという問題がある。パームヤシの幹を破砕すると、破砕により小片化されることで、幹の状態と比較して質量あたりの表面積が増加し水分の蒸発が容易となる。また根元に近い部分を破砕し乾燥すると、水分量の減少により燃料として好適に使用することが可能になる。例えば、ロータリーキルン方式の炉体の外側に幹の根元に近い部分から製造した燃料を燃焼して製造した高温ガスを流し、内側に幹の残部から製造した炭の原料として使用する幹を破砕した小片を投入することにより炭を製造すると、石油等を用いることなく植物の幹だけを用いて炭を製造することができ、好ましい。ロータリーキルン方式の炉等の炭化炉では、炭化時に発生する可燃性のガスを燃料として使用してもよい。
【００１８】
以下、本発明の一実施形態として、炭化炉として外熱式のロータリーキルン炉を使用した態様を図１を用いて説明する。なお、炭化炉としてはロータリーキルン炉の他に、バッチ式、シャフト式の炉等の使用が考えられる。以下においては植物の幹としてパームヤシの幹を用いる場合について説明するが、本発明方法は、幹の全長方向に塩素濃度の分布がある植物の幹について適用することができる。
【００１９】
図１は本発明に用いたパームヤシ炭製造のプロセスを示す説明図である。伐採されたパームヤシの幹は、根元から全長の１／４までの高さの部分（Ａ）１と、残部の中央部および上部の部分（Ｂ）２に分離する。そしてそれぞれが、小片に破砕するための破砕機３に投入できるような長さに切断される。切断後のパームヤシの幹は根元から全長の１／４までの高さの部分（Ａ）１と、中央部および上部の部分（Ｂ）２で分別して管理される。したがって、破砕機にはパームヤシの幹の切断物（Ａ）１及び幹の切断物（Ｂ）２を別々に投入し、破砕して得られた小片も破砕物（Ａ）は破砕物貯留槽８に、及び破砕砕物（Ｂ）は破砕物貯留槽４に分別して管理する。
【００２０】
破砕物（Ａ）は燃焼炉６で燃料として消費され、燃焼炉６から発生した高温のガスがロータリーキルン炉５の外側に供給され内側で炭化が進行するためのエネルギーを供給する。燃焼炉６の燃料として破砕物（Ａ）だけでは炭化のエネルギーが不足する場合には、簡便な手法としては化石燃料などを使用することが考えらえるが、パームヤシ関連の廃棄物、例えば、剪定葉、破砕時に発生するパームヤシの幹の粉末、パームヤシの実がなっていたパームヤシの房（Empty Fruit Bunch）、またロータリーキルン炉５の内側で破砕物（Ｂ）が炭化する際に発生する可燃性のガスを使用したほうがＧＨＧ抑制に適しているので好ましい。
【００２１】
破砕物貯留槽４に貯留された破砕物（Ｂ）はロータリーキルン炉５の内側に供給され炭化される。本実施形態において、炭化温度の下限はパームヤシの幹の炭化が進行する４００℃以上とすることが好ましい。温度の上限は特に定めないが、炭の収率を向上するためにはタール・ガス発生量が少なくなるように低温の方が好ましい。一方で、発生したガスは燃焼炉の燃料として使用することもできる。このような目的等で、ガス発生量を増やすためには炭化温度を高くしたほうが良いが、炉の耐熱設計、メンテナンスのための費用の観点から１０００℃以下であることが好ましい。
【００２２】
以上の操作を繰り返すことにより、パームヤシの幹を炭化し塩素濃度を制限した炭を製造する。
【００２３】
得られた炭はロータリーキルン炉５から炭化物の貯留槽７に排出される。そのままでも鉄鋼プロセスで使用可能であるが、必要に応じて成型あるいは微粉にして使用することが好ましい。成型は、傾斜した回転皿で行う転動造粒、円筒状のダイスから押し出す押し出し成型、回転ロール表面のモールドに粉体を供給するブリケッティングロールの圧縮成型機等、通常使用されている成型機を用いて行えば良い。微粉化は通常使用されているローラーミル、ロッドミル等を用いて行えばよい。
【００２４】
上記のように、パームヤシの幹は炭化物の原料又は燃料として使用することができる。パームヤシの実の生産性が落ちた老木はパームヤシ農園の経営が続く限り継続的に発生し、発生量が多く炭の原料として適しているが、風水害の倒木、病虫害などの理由により伐採されたパームヤシの幹であっても、当然のことながら本発明に好適に用いることができる。パームヤシの若木の幹は、老木に比較すると、根から吸収した塩素総量が比較的少なく、塩素濃度の分布が全長方向にわたって全体的に低く、根元に近い部分も含めて炭の原料として使用できる可能性があるので、本発明の適用が適当でない場合もある。
【実施例１】
【００２５】
図２に示す実験装置を使用し、パームヤシの幹の炭化試験を行った。加熱炉１０は最高加熱温度１２００℃であり、直径４０ｍｍ、長さ３７５ｍｍの加熱範囲を有するものを用い、直径３１ｍｍのパイレックス（登録商標）製の反応管１１の中間部にパームヤシの幹の破砕物１２を保持してＮ2雰囲気下で炭化した。
【００２６】
サンプルは全長８ｍのパームヤシの幹を長さ方向に長さ１ｍごとに切断してそれぞれの部分毎に全量を破砕し、破砕物から１５ｇを採取して炭化実験装置に供給した。炭化温度５００℃として炭化した場合の塩素濃度測定結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
0005556163.tif 000002
【００２８】
表１において、根元から高さ１ｍまでの部分、高さ１ｍから２ｍまでの部分を併せてパームヤシの幹部位Ａ、高さ２ｍから８ｍまでのそれぞれの部分を併せてパームヤシの幹部位Ｂとした。
【００２９】
表１より明らかなように、根元から全長の１／４までの高さの部分に相当するパームヤシの幹部位Ａの塩素濃度の平均は０．５ｍａｓｓ％であり、全長の１／４以上の中央部及び上部に相当するパームヤシの幹部位Ｂの塩素濃度の平均は０．１ｍａｓｓ％である。すなわち、一定の塩素投入量の上限が管理されているプロセスに炭を投入する場合を考えると、塩素濃度管理の観点からは、パームヤシの幹部位Ｂから製造された炭化物はパームヤシの幹部位Ａから製造された炭化物の５倍の量を使用することが可能となることになる。
【符号の説明】
【００３０】
１    パームヤシの幹の根元に近い部分
２    パームヤシの幹の中央部、上部
３    破砕機
４    破砕物貯留槽
５    ロータリーキルン炉
６    燃焼炉
７    炭化物貯留槽
８    破砕物貯留槽
１０    加熱炉
１１    反応管
１２    パームヤシの幹の破砕物
２０    幹
２１    根元
２２    頂部
２３    枝、葉
２４    全長
２５    地表面
【図１】
0005556163.tif 000003
【図２】
0005556163.tif 000004
【図３】
0005556163.tif 000005